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Mecânica do martelo impresso em 3D em um piano

Peças delicadas para uma harmonia perfeita - impressas rapidamente e entregues

  • O que era necessário:Componentes para um flange de martelo de piano
  • Método de fabricação: sinterização seletiva a laser com pó de sinterização a laser
  • Requisitos: Peças de baixo atrito e resistentes ao desgaste que se encaixam com precisão
  • Material:iglidur i3
  • Indústria:Música
  • Sucesso por meio da colaboração:fabricação econômica de peças funcionais personalizadas, maior resistência à umidade e temperatura, durabilidade
A aplicação em resumo:
Quando os pianos são construídos tradicionalmente, a maioria de suas peças é feita de madeira. Para contrariar a susceptibilidade da madeira à umidade ou à temperatura do ar, a Phoenix Pianos, liderada por Richard Dain, desenvolveu o sistema de martelos D3D. A versão retrabalhada do mecanismo do martelo, responsável pela geração do som, é feita quase exclusivamente de tecido de fibra de carbono e plástico. O polímero tribologicamente otimizado iglidur i3 de elevada performance foi utilizado para as partes móveis e fixas da flange do martelo. Os martelos sinterizados a laser permitem a replicação precisa das peças originais, melhoram as propriedades do som, prolongam a vida útil e reduzem o custo e o esforço de manutenção.

Mais sobre o iglidur I3
Flanges de martelo feitas de iglidur I3 com pino metálico Flanges de martelo feitas de iglidur I3 com pino metálico

Problema

A madeira é o material de construção que tem sido central na construção de pianos tradicionais durante séculos. O mecanismo do martelo utilizado para bater as cordas do piano requer uma precisão especialmente grande e, portanto, uma grande dose de manutenção. A susceptibilidade da madeira a altas temperaturas e umidade é uma das muitas razões pelas quais o chefe da Phoenix Pianos, uma empresa britânica, estava à procura de uma alternativa mais resistente. Mas quaisquer materiais alternativos devem satisfazer os requisitos existentes de peças delicadas que se encaixam no mecanismo com precisão e funcionam com pouco atrito. As peças estão também sujeitas a muitas depressões chave, o que causa desgaste.

Solução

Para a flange do martelo, que consiste em uma parte móvel e uma parte fixa ao piano, a igus criou um protótipo utilizando processos aditivos. Em vez de madeira, as peças foram feitas com iglidur I3. É um polímero de sinterização a laser resistente ao desgaste com propriedades de deslizamento otimizadas e cumpre os requisitos de temperatura e umidade do construtor de pianos. Ao mesmo tempo, a impressão em 3D permite a produção rápida de peças idênticas. O reajuste regular para evitar notas fora de tom pode ser reduzido ao mínimo. A cor do iglidur I3, que se assemelha à do marfim, completa as partes funcionais e impede que o plástico utilizado na construção clássica de pianos seja óbvio.

Construção de pianos tradicionais, componentes modernos

O mecanismo que o pianista utiliza para criar som no piano é, em princípio, um mecanismo simples. O interior do piano tem uma corda por tecla. Cada vez que se toca em uma tecla de piano, ativa-se um mecanismo que faz com que um martelo preso a uma haste atinja a corda associada. Na construção tradicional de pianos, o material utilizado para as partes fixas deste mecanismo de martelos é o hornbeam. Mas a madeira é sensível às mudanças de temperatura e umidade, e isto afeta o som do piano. O piano deve, portanto, ser afinado e mantido regularmente. Para Richard Dain, que dirige a Phoenix Pianos, essa foi uma boa razão para refazer o mecanismo do martelo. Como engenheiro e pianista amador, estabeleceu o objetivo de substituir as partes de madeira sensíveis por materiais mais resistentes sem sacrificar a qualidade do som. Substituiu a haste do mecanismo do martelo por um tecido complexo de fibra de carbono que é muito forte, mantendo-se ao mesmo tempo leve. A uniformidade e o baixo peso permitem um desempenho de primeira classe e resistente ao clima. Para as restantes partes da flange do martelo, que consiste em umelemento fixo e móvel, a Dain trabalhou com a equipe de impressão 3D da igus GmbH.
Sistema D3D hammer b/w

Grande seleção de material na igus

A colaboração de Richard Dain com a equipa de impressão 3D da igus GmbH resultou no sistema de martelo D3D, no qual cada peça de madeira é substituída por uma de polímero. A sinterização a laser permitiu a rápida criação e teste de um protótipo para a flange do martelo. A vantagem do procedimento é o nível de detalhe na forma dos componentes impressos. Instalou-se rapidamente no iglidur I3, um polímero desenvolvido especificamente para a sinterização a laser. Os novos componentes do mecanismo do martelo em iglidur são especialmente resistentes ao desgaste e prometem um desempenho mecânico duradouro e consistente. Os componentes da flange estão ligados a um pino metálico que, em conjunto com os polímeros iglidur, apresentam um coeficiente de atrito especialmente baixo.
 
O sistema também provou a sua eficácia em umteste prático: os pianistas comparam a mudança de um Modelo T Ford com um Ferrari. Após a familiarização inicial, são capazes de ter um melhor desempenho com menos esforço e estabelecer uma relação completamente nova com o instrumento.  
Sistema D3D hammer

iglidur I3 - polímero impresso em 3D inovador para mecânica comprovada

O material de sinterização a laser iglidur I3 assegurou que os requisitos da nova flange do martelo fossem cumpridos, se não excedidos. A elevada resistência ao desgaste do polímero é concebida precisamente para aplicações deslizantes, e a estabilidade do material mantém os componentes firmes. As peças também encaixam perfeitamente e têm até 50 vezes a resistência ao desgaste de outros plásticos, assegurando um movimento mecânico consistente mesmo após milhares de cursos.
 
O iglidur I3 exibe elevada robustez e resistência às alterações de umidade e temperatura. Dain diz ainda que pode durar mais tempo do que o piano em que está instalado. Uma vez que os polímeros iglidur são enriquecidos com lubrificantes sólidos, os componentes feitos a partir dos mesmos funcionam a seco e não necessitam de lubrificação ou manutenção. A cor do material, que se assemelha ao marfim, também suporta a estética geral do mecanismo do martelo.
 
A fabricação de peças personalizadas a partir do iglidur I3 demora apenas um a três dias e é econômico mesmo para uma única unidade, uma vez que não há custos de ferramentas. O pedido é rápido e simples com o serviço de impressão 3D online: o modelo 3D pode ser carregado como um arquivo STEP. O modelo e preços para cada material e o tempo de fabricação são exibidos imediatamente. A possibilidade de fabricação do componente no processo selecionado é verificada imediatamente e as potenciais áreas problemáticas são marcadas. As peças impressas podem ser alisadas, coloridas ou usinadas conforme necessário.  
Mais informações sobre o serviço de impressão 3D da igus
Richard Dain apresenta o sistema D3D hammer Richard Dain, Diretor da Phoenix Pianos

Outros exemplos de aplicação para componentes impressos em 3D podem ser encontrados aqui:

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Marcelo Fialkowski

Especialista em Mancais, Impressão 3D, Engrenagens, Materiais para usinagem e Rolamentos

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